Quimica dos Carboidratos

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Carboidratos 
Prof. Dr. Sideney Becker Onofre 
• Grupo variado de substâncias 
cuja estrutura básica é formada 
por C, H, O. 
 
• Em sua maioria são 
polihidroxialdeídos ou 
polihidroxicetonas. 
 
• Os carboidratos (também 
chamados sacarídeos, glicídios, 
oses, hidratos de carbono ou 
açúcares), são definidos, 
quimicamente, como poli-
hidróxi-cetonas (cetoses) ou 
poli-hidróxialdeídos (aldoses). 
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Processo de Fotossíntese nos organismos autotróficos 
1. Os carboidratos são fornecedores de energia para a principal via 
metabólica dos organismos não fotossintéticos. 
 
2. Fornece a maior parte da energia sob a forma de trifosfato de 
adenosina (ATP) necessária para o corpo realizar suas atividades 
metabólicas. Este processo de geração de energia se dá através da 
respiração celular. 
Funções 
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NUCLEOSÍDEO 
NUCLEOTÍDEO = adenosina monofosfato (AMP) 
Adenosina difosfato (ADP) 
Adenosina trifosfato (ATP) 
Adenina 
Fosfato 
Ribose 
Molécula de ATP 
Molécula de ATP 
Liberação de Energia 
Molécula de ATP 
ATPase 
 ΔG= 7,3 Kcal 
 ΔG= -7,3 Kcal 
Respiração Celular 
1 
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Atuam como elementos estruturais e de proteção na 
parede celular das bactérias, fungos e vegetais. 
Podem funcionar também como sinalizadores celulares, 
participando na comunicação e coordenação das 
atividades e funções celulares. 
Classificação 
a) Quanto a função orgânica 
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b) Quanto ao número de carbonos 
c) Quanto Isomeria óptica 
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d) Número de unidades glicosílicas 
Monossacarídeos 
Sacarose 
Dissacarídeos / Oligossacarídeos 
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Polissacarídeos 
Polímeros de alto peso molecular (até 420 
milhões de daltons) de estrutura complexa e 
variada que geram monossacarídeos após 
hidrólise por ácidos ou enzimas específicas. 
 
 
Tipos: 
Homopolissacarídeos (ex: amido, 
glicogênio). 
Heteropolissacarídeos (ex: pectinas). 
Homopolissacarídeos 
Amido e Glicogênio 
O glicogênio é um polímero de subunidades de glicose 
unidas por meio de ligações (α1→4) com ligações nas 
ramificações. 
 
Os principais depósitos de glicogênio no corpo são encontrados no músculo esquelético e 
fígado. 
A função do glicogênio muscular é servir como uma reserva de combustível para a síntese de 
ATP durante a contração muscular. 
A função do glicogênio hepático é manter a concentração de glicose no sangue (glicemia), 
especialmente nos estágios iniciais de jejum. 
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A amilose corresponde a 1000 moléculas de α-glicose unidas por meio de 
uma ligação α-1,4’-glicosídica e está presente na proporção de 20 a 30%. 
Já a amilopectina é constituída por cadeias longas e muito ramificadas de 
unidades de α-glicose unidas entre a ligação α-1,4’-glicosídica e α-1,6’-
glicosídica). 
Homopolissacarídeos 
Celulose 
• Paredes celulares vegetais rígidas. 
• Celulose: principal componente estrutural da parede 
celular de plantas. 
• Polímero linear de até 15 mil resíduos de D-glicose 
unidos por ligação glicosídicas β(1-4). 
Celobiose 
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Celulose 
Heteropolissacarídeos 
Pectinas 
Heteropolissacarídeos 
Substâncias Pécticas 
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Monossacarídeos 
Carbono Anomérico 
Carbono Anomérico 
Hemiacetal 
Carbono / Hidroxila 
Anomérico(a) 
• Origem em uma carbonila. 
• Altamente reativa. 
• Agente redutor em reações de óxido redução. 
• Pode se Alfa (α) ou Beta (β). 
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Hemiacetal 
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Ligação Glicosídica 
Propriedades dos Carboidratos 
Isomeria - Moléculas quirais têm atividade 
óptica, isto é, giram o plano da luz 
polarizada. 
No. Isômeros = 2n 
 
onde n = número de centros quirais (assimétricos). 
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Enantiômeros 
São imagens especulares 
Reações dos Carboidratos 
a) Hidrólise 
Reações nas quais oligossacarídeos e polissacarídeos 
são hidrolizados, ácida ou enzimaticamente, a 
monossacarídeos; por hidrólise também é possível 
obter açúcar invertido (glicose + frutose) pela inversão 
química ou enzimática da sacarose. 
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b) Redução 
As aldoses e cetoses podem ser reduzidas pela ação 
do boroidreto de sódio a compostos chamados alditóis. 
Glicose Sorbitol 
Redução Enzimática 
Redução Enzimática 
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Redução Enzimática 
 
 
• Catalizado por bases. 
• O anel do açúcar se abre formando um enol – 
substância altamente instável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Conforme se movimenta o par de elétrons da dupla 
ligação – um composto será formado. 
• Se o movimento for para cima, forma-se D-Glicose e 
seu epímero D-Manose. 
• Se for para baixo formará D-Frutose. 
c) Enolização 
Pode correr: 
1)No carbono 1 - Ácidos glicônicos 
2)No carbono 6 - Urônicos 
3)No carbono 1 e 6 - Sacáricos 
d) Oxidação 
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Glicose Ácido Glicônico 
O ácido glicônico ocorre naturalmente na fruta, mel e vinho. Como aditivo 
alimentar, é um regulador de acidez. É também usado em produtos de limpeza, 
onde dissolve depósitos minerais, especialmente um soluções alcalinas. 
Além da sua principal função, que é aumentar a acidez dos alimentos e/ou lhes 
conferir sabor acre, os ácidos alimentícios, também chamados de agentes 
acidulantes, desempenham várias funções, podendo ser utilizados como 
aromatizantes, reguladores de pH e agentes tamponantes, agentes de 
fermentação, entre outras. 
Ácido Glicurônico Glicose 
O ácido glicurônico é excretado principalmente através da urina e na forma 
de dióxido de carbono pela respiração. Pouquíssima quantidade de ácido 
glicurônico é fixada nos tecidos. 
Moléculas lipossolúveis, que não podem ser eliminadas na urina ou bile 
(soluções aquosas), devem reagir com ácido glicurônico, para que sua 
excreção ocorra. Esse processo que ocorre no fígado é conhecido como 
conjugação com o ácido glicurônico. 
Enzimas 
O ácido sacárico pode ser obtido a partir 
da oxidação da glicose por ácido nítrico. 
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Os Amino açúcares são obtidos por substituição de um ou 
mais grupo de OH do monossacarídeo por um grupo 
amino (NH2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os monossacarídeos N-acetilglicosamina e N-
acetilgalactosamina são os mais comuns. 
e) Aminação 
f) Reação de Desidratação 
• Pode ocorrer em Pentoses e Hexoses. 
• Catalizado por bases pH 8 a 9 – ideal. 
• Estáveis em pH 3 – 4. 
• Esses compostos perdem três moléculas de água 
formando 2-Furaldeído (Furfural) (Pentoses) e 5-
Hidroximetil-2-furaldeído (HMF) (Hexoses). 
• Formam flavorizantes e pigmentos como as 
melanoidinas. 
• Ocorre em meio ácido sob aquecimento. 
• Podem decompor devido a sua instabilidade dando 
origem a Ácido Levulínico, Ácido Fórmico, Acetoína, 
Diacetil, Ácido Láctico, Ácido Pirúvico e Ácido Acético. 
a) 
b) 
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Inicia-se pela desidratação do açúcar redutor provocando a quebra de 
ligações glicosídicas, quando elas existem como na sacarose, abertura do 
anel hemiacetálico, formação de novas ligações glicosídicas. 
Como resultado ocorre a formação de polímeros insaturados, os 
caramelos. 
Glicose 
Melanoidinas 
g.1 Caramelização 
g) Reações de Escurecimento – Não Enzimático 
1a Etapa: 
- Glicose ou outro 
açúcar redutor sofre 
isomerização em C1 
passando H de C2 para 
C1 → forma dienol 
2a Etapa: 
-Etapa das desidratações: 
saem 3 moléculasde H2O 
- Formação da ligação 
hemicetálica, forma o 
HMF 
3a Etapa: Polimerização 
do HMF 
Meio ácido 
Caramelização 
1a Etapa: 
- Glicose ou outro açúcar 
redutor sofre 
isomerização em C1 
passando H de C2 para 
C1 → forma dienol 
2a Etapa: 
- Pode seguir a formação de HMF 
-- Outro caminho ocorre 
fragmentação do enol formando 
compostos de 3 átomos de 
carbono: compostos altamente 
reativos 
3a Etapa: Polimerização 
do HMF 
Meio básico Caramelização 
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Reação envolvendo um aldeído (açúcar redutor) e 
grupos amina de aminoácidos, peptídeos e 
proteínas – (1:1). 
 
 
 
g.2) Reação de Maillard 
C H2N 
COO 
H 
R 
1ª Etapa da Reação de Maillard – Fase inicial. 
1° Etapa: A reação inicial é do tipo condensação, união das 
duas moléculas com a perda de uma molécula de água. O rearranjo 
de Amadori tem como produto final uma Cetose 1-Alanina-1-
desoxi-2-frutose. 
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2ª Etapa da Reação de Maillard – Fase Intermediária. 
• Inicia-se a formação de aromas. 
• A cor torna-se amarelada. 
• O pH diminui – redução. 
• A Cetose-Amina pode sofrer várias reações – diferentes rotas. 
1 
1 
2 
3 
4 
1 
2 
3 
4 
3ª Etapa da Reação de Maillard – Fase Final. 
• Ocorre o desenvolvimento de sabor, cor e aroma. 
• Diferentes cores e aromas – devido aos diferentes 
aminoácidos. 
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Fatores que afetam a reação de Maillard 
 
 
a) Temperatura 
 
 
• Temperaturas maiores que 70 ºC – inicio da reação. 
 
• Continua em temperaturas da ordem de 20 ºC e 
durante o processamento ou armazenamento. 
 
• Elevação da temperatura resulta em rápido aumento 
da velocidade de escurecimento. 
b) pH 
 
Velocidade máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-
7). 
 
• Primeiras reações: degradação das Cetosaminas e 
aparecimento dos pigmentos. 
 
 
• Acidificação de um alimento (pH abaixo de 6,0). 
 
• Retarda ou impedirá o desenvolvimento do 
escurecimento. 
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b) pH 
 
 
pH abaixo de 5,0 
 
• Em valores de pH abaixo de 5,0 e na presença de 
ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento 
provocada pela oxidação do ácidos ascórbico (vitamina 
C). 
 
pH muito baixo 
 
• Ocorre rápida degradação de carboidratos 
independente da presença de aminoácidos. 
c) Tipo de Açúcar 
 
 
Presença de açúcar redutor 
 
 
 interação da carbonila com os grupos amina livres. 
 
Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose. 
 
Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na 
reação após hidrólise da ligação glicosídica. 
 
Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que hexoses 
 
 
d) Atividade de água 
 
 
• aw>0,9 a velocidade da reação diminui (diluição dos 
reagentes). 
 
 
• aw < 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero (ausência de 
solvente necessário para permitir a movimentação de 
íons e moléculas). 
 
 
• aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a 
velocidade da reação, aumenta a mobilidade). 
 
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Obrigado !!!